Avaliação abrangente do nanocompósito zeólita/alga marinha na remoção de corante residual de águas residuais industriais
Scientific Reports volume 13, Artigo número: 8082 (2023) Citar este artigo
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Um estudo sistemático integrando testes de campo laboratoriais, analíticos e de estudo de caso foi conduzido para descobrir o adsorvente eficaz que poderia ser usado para a remoção do corante Vermelho Congo (CR) de efluentes de águas residuais industriais. A capacidade da zeólita (Z) de adsorver o corante CR de soluções aquosas foi avaliada após ter sido modificada pela alga Cystoseira compressa (CC) (alga marinha egípcia). Zeólita e algas CC foram combinadas para formar o novo compósito zeólita/alga (ZCC) usando a técnica de impregnação úmida e depois caracterizadas com o auxílio de diferentes técnicas. Foi observado um notável aumento na capacidade de adsorção do ZCC recém-sintetizado se comparado ao Z e ao CC, particularmente em baixas concentrações de CR. O experimento em lote foi selecionado para descobrir o impacto de várias condições experimentais no comportamento de adsorção de diferentes adsorventes. Além disso, foram estimadas isotermas e cinéticas. De acordo com os resultados experimentais, o compósito ZCC recém-sintetizado pode ser aplicado de forma otimista como um adsorvente para eliminar moléculas de corante aniônico de águas residuais industriais em baixa concentração de corante. A adsorção do corante em Z e ZCC seguiu a isoterma de Langmuir, enquanto a de CC seguiu a isoterma de Freundlich. A cinética de adsorção de corante em ZCC, CC e Z foi concordada com Elovich, modelos cinéticos intrapartículas e de pseudo-segunda ordem, respectivamente. Os mecanismos de adsorção também foram avaliados utilizando o modelo de difusão intrapartícula de Weber. Finalmente, testes de campo mostraram que o sorvente recém-sintetizado tem 98,5% de eficiência na eliminação de corantes de águas residuais industriais, autorizando a fundação de um adsorvente ecológico recente que facilita a reutilização de águas residuais industriais.
Ninguém pode negar que a água é uma fonte vital de vida na Terra. Embora a industrialização e a inovação tenham melhorado o modo de vida da humanidade, são também a principal causa da poluição dos recursos de água potável1. Moléculas de metais pesados, corantes, produtos farmacêuticos e surfactantes, itens de higiene pessoal, pesticidas e algumas outras substâncias não são apenas fontes diárias que poluem diariamente os recursos hídricos puros e restritos, mas também têm um efeito perigoso em todos os seres vivos2,3,4,5 ,6. Os corantes sintéticos utilizados numa variedade de indústrias, incluindo papel, borracha, têxteis, corantes, folhas de impressão, plásticos e cosméticos, são a fonte de um grande número de contaminantes na água2,7. Esta enorme expansão no uso de corantes levou à poluição da água e a problemas ambientais. Esses corantes são em grande parte não degradáveis, estáveis e tóxicos2,8. Os corantes causam mutações, toxicidade respiratória, frações cromossômicas e câncer9. Por exemplo, as pessoas expostas ao corante Vermelho Congo (CR) sofrerão de extrema irritação nos olhos e na pele, que são aliviadas em minutos. Além disso, o consumo de CR pode causar irritação estomacal, náuseas, vômitos e diarreia10. Esses poluentes foram removidos usando uma variedade de técnicas físicas, químicas e biológicas. Isso foi conseguido pelo uso de técnicas de osmose reversa, coagulação, eletroquímica, processo de separação por membrana, diluição, flotação, filtração e amolecimento11,12,13.
Em comparação com os métodos acima, a adsorção é um dos métodos mais convenientes usados devido ao baixo custo, modesto e baixa manutenção, e é simples de manusear, com menores quantidades de sedimentos do que outros métodos14,15,16,17, 18,19,20. Nas últimas décadas, minerais argilosos, resíduos de biomassa, resíduos agrícolas, algas, cinzas volantes e carvão ativado têm sido utilizados como adsorventes eficazes e baratos para eliminar corantes de águas residuais21,22,23,24,25,26,27,28,29, 30. Porque existem grupos de função ativa (por exemplo, carboxílico, hidroxila, amino, carbonila, fosfatos, sulfônicos), poluentes fixados na parede dos biomateriais. Além disso, o zeólito (Z) tem sido tradicionalmente utilizado para amaciamento de água; Também é utilizado no tratamento de águas residuais, processos catalíticos, produção alternativa Z, fins de desinfecção, construção, papel e celulose, revestimentos, separação por membranas, refratários, cerâmica e indústrias de plásticos31,32,33.